一种三元正极材料前驱体的浓缩与反应装置的制作方法

本技术涉及化工固液混合态反应及提高料浆固含量装置，特别涉及一种三元正极材料前驱体的浓缩与反应装置。

背景技术：

1、在现今社会中，电池材料领域发展迅速，其中三元材料由于其循环性能好，比容量高、能量密度大等优点，已经发展成主流的电动汽车、电动工具等动力电池材料。三元材料普遍采用镍、钴、锰/铝三元氢氧化物前驱体配锂煅烧而成，而前驱体的球形形貌、振实密度、粒经大小、比表面积、元素的化合价态稳定，对于三元材料性能有着至关重要的影响。前驱体合成反应过程中的料浆固含量对前驱体的物理性能有一定的影响，因此对三元材料也有重要的影响。

2、现有用来提高前驱体反应釜10固含量的主流方式有外接串联的自然沉降槽溢流清液式、外接串联配套的专用单体浓缩机2种方式，以上2种方式不能实现工艺的全部通用且存在各自明显的缺陷和不足，如：在使用过程中存在原料进入浓缩机或沉降槽内发生反应，导致产生不规则形貌；重金属随清液排出造成损失，提高了环保处理成本和风险；占地面积大、运行能耗高，维修频繁等。如cn205308324u制备锂离子二次电池正极材料前驱体的反应系统，仅仅为反应设备，还需要其他配套设施来进行浓缩和过滤。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种三元正极材料前驱体的浓缩与反应装置，其目的是为了解决的背景技术存在的上述问题。

2、为了达到上述目的，本实用新型提供了一种三元正极材料前驱体的浓缩与反应装置，集反应和浓缩于一体；本实用新型极大的降低了三元正极前驱体的生产能耗，提高反应固含量，在保证反应效果的前提下，降低了原料的损耗，减少了反应装置的数量和体积，使投资和运营成本进一步降低。

3、本实用新型提供了一种三元正极材料前驱体的浓缩与反应装置，包括反应釜10和控制系统30；所述反应釜10顶部侧壁连接有带阀门的溢流管5；所述反应釜10底部设置有带阀门的浆料出料管9；所述反应釜10内设置有搅拌轴8、多组滤棒组、多个进料管和进气管7；所述滤棒组至少包括a组滤棒组11、b组滤棒组4；所述a组滤棒组11连接的出清管道上设置有a组滤棒出清阀门12和出清透明管18；所述b组滤棒组4连接的出清管道上设置有b组滤棒出清阀门13和出清透明管18；所述a组滤棒组11连接的出清管道并联管道上分别设置有a组滤棒反冲洗阀门16、a组滤棒组三级再生阀门29；所述b组滤棒组4连接的出清管道并联管道上分别设置有b组滤棒反冲洗阀门17、b组滤棒组三级再生阀门28；所述a组滤棒组11连接的出清管道与b组滤棒组4连接的出清管道并联后通过带有出清流量调节阀门14和出清流量计15的管道与清液储存罐19连接；所述清液储存罐19与清液反洗泵20一端连接；所述清液储存罐19与清液反洗泵20连接的管道上设置有清液排出管23；所述清液反洗泵20另一端管道上设置有清液反冲洗总阀门25；所述清液反冲洗总阀门25分别与a组滤棒反冲洗阀门16、b组滤棒反冲洗阀门17串联；所述清液反冲洗总阀门25分别与a组滤棒反冲洗阀门16、b组滤棒反冲洗阀门17串联的管道上设有纯水反冲洗总阀门26；所述滤棒组连接的出清管道还包括其他滤棒组出清管道21、滤棒组二级管道22、滤棒组三级管道27；所述控制系统30用于调节进料、出清、出清流量，以及阀门的开度。本实用新型通过高低液位产生的虹吸现象达到出清效果。

4、依照本实用新型的一个方面，所述进料管包括盐a进料管1、络合剂进料管2、盐b进料管3和碱进料管6。

5、依照本实用新型的一个方面，所述出清流量设置为盐流量，氨水流量，碱液流量的总和。

6、依照本实用新型的一个方面，所述多组滤棒组为2-12组滤棒组；每组滤棒组含有多根滤棒，所述每组滤棒组为10-40根滤棒。本实用新型通过控制系统30自动调节，间歇性关闭其中单组滤棒组出清，利用反应釜10内液体流动冲刷实现一级再生。通过停止单组滤棒使用，降低原料损耗并减少维修频率。本实用新型采用三级滤棒再生，有效降低了滤棒出清效果衰减的速度。

7、依照本实用新型的一个方面，所述清液储存罐19内设置有液位计24。

8、依照本实用新型的一个方面，所述出清透明管18用于观察滤棒组出清的浑浊情况。

9、依照本实用新型的一个方面，所述清液储存罐19顶部高度低于反应釜10内滤棒组的底部。

10、依照本实用新型的一个方面，所述清液反洗泵20为恒压泵。使二级再生时有足够的压力保证再生效果。

11、依照本实用新型的一个方面，通过控制系统30自动调节，在反应釜10空釜清洗时，利用稀酸反洗实现三级再生。

12、依照本实用新型的一个方面，清液储存罐19通过液位控制清液外排，使清夜暂存储罐内保持恒定液位，始终有足够的清夜供二级再生使用。

13、依照本实用新型的一个方面，所述进气管7为保护气体进气管。

14、本实用新型的上述方案有如下的有益效果：

15、本实用新型过滤面积大，出清效果好；降低重金属随清液流出的风险，更加环保；多组滤棒，降低维修频率和成本；多级再生，过滤性能更加稳定；设备简化后固定资产成本预计大幅降低，且无需物料中间中转设备、再生配套设备；氧化风险降低，产品质量稳定性提高；无需额外投入过滤浓缩设备，减少占地面积；通过反应釜10内微正压和自虹吸实现出清，降低能耗；出水量控制可通过流量计调节阀门大小实现，保证反应釜10液位的平衡。

技术特征：

1.一种三元正极材料前驱体的浓缩与反应装置，其特征在于，包括反应釜(10)和控制系统(30)；所述反应釜(10)顶部侧壁连接有带阀门的溢流管(5)；所述反应釜(10)底部设置有带阀门的浆料出料管(9)；所述反应釜(10)内设置有搅拌轴(8)、多组滤棒组、多个进料管和进气管(7)；所述滤棒组至少包括a组滤棒组(11)、b组滤棒组(4)；所述滤棒组连接的出清管道还包括二级管道、三级管道；所述a组滤棒组(11)连接的出清管道上设置有a组滤棒出清阀门(12)和出清透明管(18)；所述b组滤棒组(4)连接的出清管道上设置有b组滤棒出清阀门(13)和出清透明管(18)；所述a组滤棒组(11)连接的出清管道并联管道上分别设置有a组滤棒反冲洗阀门(16)、a组滤棒组三级再生阀门(29)；所述b组滤棒组(4)连接的出清管道并联管道上分别设置有b组滤棒反冲洗阀门(17)、b组滤棒组三级再生阀门(28)；所述a组滤棒组(11)连接的出清管道与b组滤棒组(4)连接的出清管道并联后通过带有出清流量调节阀门(14)和出清流量计(15)的管道与清液储存罐(19)连接；所述清液储存罐(19)与清液反洗泵(20)一端连接；所述清液储存罐(19)与清液反洗泵(20)连接的管道上设置有清液排出管(23)；所述清液反洗泵(20)另一端管道上设置有清液反冲洗总阀门(25)；所述清液反冲洗总阀门(25)分别与a组滤棒反冲洗阀门(16)、b组滤棒反冲洗阀门(17)串联；所述清液反冲洗总阀门(25)分别与a组滤棒反冲洗阀门(16)、b组滤棒反冲洗阀门(17)串联的管道上设有纯水反冲洗总阀门(26)；所述控制系统(30)用于调节进料、出清、出清流量，以及阀门的开度。

2.根据权利要求1所述的三元正极材料前驱体的浓缩与反应装置，其特征在于，所述进料管包括盐a进料管(1)、络合剂进料管(2)、盐b进料管(3)和碱进料管(6)。

3.根据权利要求1所述的三元正极材料前驱体的浓缩与反应装置，其特征在于，所述出清流量设置为盐流量，氨水流量，碱液流量的总和。

4.根据权利要求1所述的三元正极材料前驱体的浓缩与反应装置，其特征在于，所述多组滤棒组为2-12组滤棒组；每组滤棒组含有多根滤棒，所述每组滤棒组为10-40根滤棒。

5.根据权利要求1所述的三元正极材料前驱体的浓缩与反应装置，其特征在于，所述清液储存罐(19)内设置有液位计(24)。

6.根据权利要求1所述的三元正极材料前驱体的浓缩与反应装置，其特征在于，所述出清透明管(18)用于观察滤棒组出清的浑浊情况。

7.根据权利要求1所述的三元正极材料前驱体的浓缩与反应装置，其特征在于，所述清液储存罐(19)顶部高度低于反应釜(10)内滤棒组的底部。

8.根据权利要求1所述的三元正极材料前驱体的浓缩与反应装置，其特征在于，所述清液反洗泵(20)为恒压泵。

技术总结
本技术提供了一种三元正极材料前驱体的浓缩与反应装置，包括反应釜和控制系统；反应釜顶部侧壁连接有带阀门的溢流管；反应釜底部设置有带阀门的浆料出料管；反应釜内设置有搅拌轴、多组滤棒组、多个进料管和进气管；滤棒组至少包括A组滤棒组、B组滤棒组；滤棒组连接的出清管道还包括二级管道、三级管道。本技术集反应与浓缩于一体，极大的降低了三元正极前驱体的生产能耗，提高反应固含量，在保证反应效果的前提下，降低了原料的损耗，减少了反应装置的数量和体积，使投资和运营成本进一步降低。

技术研发人员：郭竞,刘丹,钟毅,杨凯,吴纬杰
受保护的技术使用者：湖南金富力新能源股份有限公司
技术研发日：20230105
技术公布日：2024/1/13